稻谷实仓储藏品质变化规律研究

黄象鹏 李宛婷 周海芳 金建德 沈 波 杨书鑫 何志平 刘兴泉 胡 浩

(浙江农林大学农业与食品科学学院1，杭州 311300)(浙江省粮食局直属粮油储备库2，杭州 310006)

我国是稻谷的生产和消费大国，稻谷产量于2019年约达2亿t，居世界第一。稻谷的安全储藏对我国的经济发展、社会稳定和国家安全具有重要意义。随着新冠肺炎疫情的爆发和目前国际形势的不稳定性，保障粮食安全储藏变得更加举足轻重。而稻谷品质易受环境影响[1]，研究其在储藏过程中的品质变化规律是保证安全合理储粮的必要前提。但目前大多研究主要围绕实验室条件对稻谷储藏品质的影响进行研究，主要包括稻谷脂肪酸、淀粉和蛋白质等的研究。如朱玫等[2]对籼稻的蛋白质，淀粉含量，整精米率等指标进行分析和建模，Alessandra等[3]对稻谷长期储藏的香气进行了研究，Toutounji等[4]研究了影响淀粉消化率的因素，Amagliani等[5]对蛋白质理化性质的表征进行了研究。而实仓储藏的稻谷品种复杂多样，实验室条件下得出的研究结果与规律并不能完全反映稻谷的实仓储藏规律，亦不能完全适用于实仓储藏。因此，研究稻谷的实仓储藏品质变化规律十分必要且更具有应用价值。本研究以浙江省级粮库不同仓储年份(2016—2019年)的早籼稻为实验对象，通过检测稻谷品质的重要相关指标，研究稻谷实仓储藏过程中品质的变化，以期为稻谷实仓储藏的品质安全控制和条件的优化提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料及储藏条件

实验所用稻谷品种为早籼，取自浙江省省级粮库，年份分别为2016—2019年，每个年份设置3个平行仓。仓型为高大平房仓，仓库氮气浓度维持在98%左右，持续8个月，其中夏季储粮温度为20～25 ℃，其他季节温度为10～15 ℃，冬季4个月为无氮气储藏。

1.2 主要仪器设备

JLG-Ⅱ型砻谷机，JXFM110型锤式旋风磨，GCMS-QP201PLUS型气相色谱质谱联用仪，721G-100型可见分光光度计，SHZ-82型恒温振荡器，HI2315型高精度电导率仪。

1.3 方法1.3.1 理化指标

发芽率：参考GB/T 5520—2011执行；电导率：参考Mitra等[6]；丙二醛含量：参考GB 5009.181—20；蛋白质组分：参考王婷婷等[7]；淀粉含量：参考GB/T 5009.9—2016；脂肪酸值：参考GB/T 20569—2006

1.3.2 脂肪酸组分

参考许光利[8]进行脂肪酸提取,参考周樑波[9]进行甲酯化和检测。

气相色谱条件：RTX-WAX柱(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度250 ℃；柱温100 ℃、以10 ℃/min升温至170 ℃，保持1 min；以3 ℃/min升温至230 ℃，保持12 min；进样量1 μL；载气：氦气；恒流模式；流速1 mL/min；分流比：50∶1。

质谱条件：电子轰击离子源(EI)；离子源温度200 ℃；接口温度250 ℃；电离电压70 eV；溶剂切除时间3 min；全扫描模式；扫描速度1 666 amu/s；扫描离子范围45～500。

1.3.3 稻谷挥发性成分

样品处理：称取1 g糙米于20 mL顶空瓶中，加入20 μL 1 mg/mL 2-辛醇，于80 ℃水浴平衡60 min。将萃取头暴露于样品顶空萃取化合物40 min，取出萃取头插入气相色谱的进样口解析5 min。

色谱条件：采用HP-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；进样口温度为250 ℃(选择不分流模式)；载气为氦气，流速为1.0 mL/min，保持恒定流速。色谱柱升温程序：柱初温为45 ℃，保持5 min；以5 ℃/min升温至250 ℃，保持5 min。

质谱条件：接口温度为280 ℃；离子源为EI源；离子源温度为230 ℃；电子能量为70 eV，采用质谱全扫描方式进行信息采集，质谱质量扫描范围为50～550 amu，溶剂延长2 min。

1.4 数据处理与方法

每个实验处理设置3次平行，数据采用SPSS 24.0进行单因素方差分析中的LSD法检验，结果以均值±SD表示，并用Origin 2017制图。

2 结果与分析

2.1 不同仓储时间对稻谷理化指标变化的研究

2.1.1 不同仓储时间对稻谷发芽率的影响

稻谷发芽率是种子活性的重要指标，可反映稻谷在储藏过程中的品质变化，当种子活力下降时，稻谷品质也随之开始发生劣变[10]。如图1所示，稻谷的发芽率随仓储时间的增加呈显著(P<0.05)下降趋势，从90%下降到17%。相关研究表明，贮藏时间越长，稻谷发芽率越低[11]。产生这种现象可能是因为随着仓储时间的增加，稻谷细胞内醛酮等有害物质逐渐积累[12]。这些有害物质对稻谷的胚造成一定的损坏，使其活力逐步丧失。

图1 不同仓储时间稻谷发芽率、电导率、丙二醛含量、脂肪酸值以及淀粉含量变化

2.1.2 不同仓储时间对稻谷电导率的影响

稻谷电导率与细胞膜的完整性密切相关，通过检测电导率可以初步评估细胞膜的损坏程度[6]。如图1所示，随着仓储时间的增加，稻谷的电导率从22 μs/(cm·g)增加到了35 μs/(cm·g)，说明稻谷细胞膜受到了损害。有研究表明，与储藏方式相比，储藏时间对电导率的影响最大[13]。

2.1.3 不同仓储时间对稻谷丙二醛含量的影响

丙二醛是稻谷的脂类物质在储藏过程中氧化的最终产物[14]，可以通过测定丙二醛来判定稻谷脂质的氧化程度[15]。如图1所示，稻谷在仓储过程中，丙二醛含量在0.90～1.05 mg/kg之间上下波动，但不同仓储时间之间无显著性差异(P>0.05)，说明丙二醛在实仓储藏过程中氧化程度较小。

2.1.4 不同仓储时间对稻谷脂肪酸值的影响

脂肪酸值是判断稻谷在贮藏过程中是否宜存的重要指标[16]。实验结果显示，随着仓储时间的延长，稻谷脂肪酸值呈上升趋势[17]，其中2019年稻谷的脂肪酸值约为15.95 mgKOH/100 g，仓储3年稻谷的脂肪酸值为26.75 mgKOH/100 g。根据GB/T 20569—2006中籼稻脂肪酸值≤30.00 mgKOH/100 g时判定为宜存，表明仓储3年的稻谷已接近临界值，不宜继续贮存。

2.1.5 不同仓储时间对稻谷淀粉含量的影响

淀粉是稻谷中含量最高的营养物质，是影响稻谷食用品质的重要指标之一[18，19]。实验结果显示(图1)，稻谷的淀粉含量在70%～80%之间，且不同年份之间稻谷的淀粉含量存在差异(P<0.05)。有研究表明稻谷在储藏过程中的总淀粉含量相对稳定，该结果的产生可能与不同粮仓间稻谷差异较大有关[20，21]。

2.1.6 不同仓储时间对稻谷蛋白质含量的影响

蛋白质是稻谷中的第二大营养物质，主要由可溶性和不可溶性蛋白构成，其中可溶性蛋白主要由谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白以及清蛋白组成[22]。Yi等[23]研究发现不同的蛋白质含量对米粉的糊化性质影响不同，其中球蛋白对米粉粘性的影响较大，谷蛋白次之，而醇溶蛋白对其影响较低。如表1所示，稻谷蛋白质中谷蛋白的含量最高，约占稻谷可溶性蛋白的70%。

表1 不同仓储时间稻谷蛋白质相对含量/%

在长期仓储过程中，稻谷蛋白质中的清蛋白相对含量降低，球蛋白无明显变化，谷蛋白相对含量逐步上升，醇溶蛋白相对含量呈先降低后增加趋势。有学者对稻谷进行陈化实验发现其清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量在陈化期间会呈现不同程度的下降趋势[24]，产生这种情况可能与这四种蛋白质在陈化过程中发生不同程度的氧化和结构变化有关[25]。

2.2 不同仓储年份对稻谷脂肪酸含量的影响

脂质是稻谷中的重要组成成分，对稻谷的糊化特性以及风味等特性具有重要影响[26]。其中，脂肪酸作为稻谷储藏过程中最主要的脂质代谢物[27]，其组成变化对稻谷的品质影响显著。如表2所示，稻谷中含有8种脂肪酸，以油酸、亚油酸以及棕榈酸为主。不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例约为3∶1，其中油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸能预防癌症、心血管疾病等多种常见疾病，而棕榈酸和硬脂酸等饱和脂肪酸会造成动脉粥样硬化等健康风险[28，29]。2019年入库的早籼稻的油酸、亚油酸以及棕榈酸的含量显著低于2016—2018年入库稻谷的含量，而后者各脂肪酸之间的差异不显著。

表2 不同仓储时间稻谷脂肪酸含量变化/mg/kg

该现象的产生可能由两个原因造成： 2019年入库的新稻相较于之前入库的旧稻，其本身的脂质含量偏少，故脂肪酸含量偏少；研究表明新入库的稻谷常会在第二年开始陈化[30]，仓储时间越长，稻谷中的脂质氧化越严重，最终导致储藏1～3年稻谷的脂肪酸组分含量增多。

2.3 不同仓储年份对稻谷挥发性成分的影响

稻谷的挥发性成分是评价稻谷品质的重要指标，有助于区分稻谷的优劣性[31，32]。本实验对2016—2019年实仓储藏稻谷的挥发性物质进行测定，经谱库检索匹配，相似度大于85%的挥发性物质共96种，其中酯类23种，烷烃类41种，醛类17种，烯类6种，醇类4种，酮类5种(表3)。如图2所示，稻谷的挥发性成分中酯类的含量最高，其次是烷烃类和酮类。

酯类物质的产生与脂肪酸氧化有关，对稻米的香气呈烘托作用；烃类物质具有清香和香甜的风味，其中饱和烃阈值大，对风味影响较小；不饱和烃阈值较小，对风味影响较大；醛类主要由油脂氧化产生，会产生令人不愉快的气味；醇类来源于脂类氧化，碳链越长，风味越强；酮类物质的来源较广，包括热降解、脂肪氧化等，C8～C15的酮会产生哈喇味[33]。实验结果表明，酯类物质的含量最高且随着仓储时间的延长，稻谷酯类总含量呈现下降趋势，主要是由十六酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯和肉豆蔻酸乙酯的含量发生变化所导致。烷烃类的含量有一定变化但无显著差异，但相较于2019年的新粮，烯类物质含量呈上升趋势。醛类物质中具有橙香的壬醛、玫瑰香的十一醛和糖果香癸醛的含量在储藏过程中先增加后减少，说明稻谷在逐渐劣变。酮类物质的含量变化主要是由植酮引起的，其他酮类以及醇类物质含量较低且变化不明显，因此对稻谷香气的影响不大。

表3 稻谷仓储各挥发性物质含量变化/μg/g

续表3

续表3

注：a、b、c、d分别表示2019、2018、2017、2016年的稻谷。图2 不同储藏时间稻谷各类挥发性成分含量变化/μg/g

3 结论

本实验通过对稻谷实仓储藏的多项典型指标进行测定，发现稻谷在实仓储藏过程中发芽率显著下降，电导率和脂肪酸值显著上升，可通过检测这3种指标来快速判断稻谷的陈化程度，但丙二醛和淀粉含量在实仓储藏条件下无显著变化。2019年入库稻谷中的蛋白质含量及脂肪酸含量与其他年份入库的稻谷差异较大，无法判断稻谷实仓储藏的品质变化程度。稻谷的挥发性成分变化与脂质密切相关，其中酯类含量最高且随着储藏时间的延长，酯类显著下降，导致稻谷不良风味增多。因此，酯类物质的含量也可作为稻谷实仓品质评价的指标之一。上述研究结果与多数在实验室条件下的研究结果相比更加贴近实际应用，可为稻谷的实仓安全储藏及储藏条件的控制与优化提供一定的理论参考。